专利名称：一种便携式船用测速装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测速装置，具体涉及一种便携式船用测速装置。
背景技术：
水下拖体类设备通常搭载在水面船舶上，其拖曳力、拖曳稳定性能等参数与船速密切相关，这些设备在交付使用前往往进行湖上或者江河拖曳试验，利用试验船舶在不同航速下进行拖曳作业，同时测试其性能。但是，一些试验船舶并不具备航速测量装置，需要搭载专门的测速仪器。过去的试验中，经常采用抛木块，卡秒表测量木块从船头倒船尾的时间，进而估算航速的办法，这种方式简单，但精度过低，应用起来存在较大缺陷。目前，船舶航行速度的测量仪器主要有GPS、电磁计程仪、多普勒计程仪等，这些测速设备精度很高，例如多普勒计程仪可达到0.01节，但其价格也贵，而且这些设备多用于 导航，测速只是其功能中很小的一部分。舰船中也有采用水压式计程仪测速的，利用毕托管原理，通过水压信息接收系统采集运动着的舰船产生的动压与静压之差Λ P，并经一系列机构转换成舰船的航速并输出，通过对航速的积分运算得倒舰船的航程，但是目前的这种方式结构复杂，体积、重量大，不便于应用到拖曳试验船。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种便携式船用测速装置，使用时该装置悬挂于船舷边随船运动，同时通过水下拖体收集相对船运动的流体，经测速装置内部回路将采集倒的流体动压转换成静压的形式在倒U型管上显示出船的航行速度。所述便携式船用测速装置，包括检测装置、水下拖体、拖索、回流管和引压管。所述检测装置包括装配板、静压阀、动压阀、注水嘴、注水阀、倒U型管、红浮球、标尺、注气阀、蓝浮球、消移盒、排气阀门和排气管。所述倒U型管竖直固定在装配板上，并沿装配板的竖直中心线左右对称。倒U型管左管路和右管路的下端均设置有水平接口和竖直接口，且两个水平接口位于同一直线上。倒U型管左管路的水平接口通过注水阀与注水嘴连接。倒U型管右管路的水平接口通过排气阀门与排气管连接。倒U型管的顶部设置注气阀。在倒U型管的左管路中放置有红浮球，右管路中放置有蓝浮球。所述红浮球和蓝浮球的直径相同，均小于等于倒U型管的管径，保证红浮球和蓝浮球能够在倒U型管内自由的上下浮动。所述倒U型管左管路中动压阀的上方与右管路中静压阀上方的管径略小于红浮球和蓝浮球的直径。在装配板上倒U型管的竖直中心线上安装标尺，测速前保证红浮球和蓝浮球对准与标尺上的零位线。水下拖体包括壳体、堵头、虑网、通孔、引压接口、回流接口、稳定舵板、重心调整块、拖索环、回流通道和引压通道。其连接关系为所述壳体为空心的柱形结构，在壳体头部迎流面的中心处加工有通孔，通孔与引压通道贯通。所述引压通道为在水下拖体的壳体内加工的竖直方向的通孔，引压通道的上端安装引压接口，下端通过堵头密封。回流通道为在水下拖体的壳体内加工的另一个竖直方向的通孔，在回流通道的上端安装回流接口。所述稳定舵板布置在水下拖体壳体的尾部，稳定舵板沿壳体中心线对称。重心调整块固定在壳体内，使水下拖体的重心与浮心重合。测速装置的整体连接关系为检测装置的装配板固定在待检测船的船舷上，倒U型管左管路的竖直接口通过动压阀与引压管连接，引压管通过引压接口与引压通道贯通。倒U型管右管路的竖直接口通过静压阀与回流管连接，回流管通过回流接口与回流通道贯通。所述拖索为Y型结构，其分叉端与水下拖体壳体上的拖索环连接，另一端挂接在被测试船上。最后通过绑扎带将回流管和弓I压管与拖索捆扎在一起。所述倒U型管的右管路中设置有消移盒，所述消移盒与倒U型管为一体结构，消移盒的直径大于倒U型管的管径。所述标尺在装配板上的位置上下可调。在装配板上固定标尺的位置处沿纵向加工腰型槽，标尺能够在该腰型槽内上下滑动，滑动到设定位置后通过定位销固定。
在所述水下拖体的壳体上安装回流接口和引压接口的位置设置导流罩。在所述通孔的入口处安装虑网。有益效果(I)该装置结构简单，体积、重量�。子谟τ玫酵弦肥匝榇写俚牟馐�。(2)检测装置中标尺的刻度对应的即为左侧液面在相应高度下的航速，从而可以直观实时的查看被测试船的行驶速度。(3)在倒U型管的右管路中设置有消移盒，能够消除因船体摇摆或颠振等造成倒U型管上压力的改变而弓I起水柱高度的变化，保证测量的准确性。
图I是本发明一种便携式船用测速装置结构总体示意图。图2是本发明水下拖体结构示意图。其中1-装配板、2-静压阀、3-动压阀、4-注水嘴、5-注水阀、6-倒U型管、7-红浮球、8-标尺、9-注气阀、10-蓝浮球、11-消移盒、12-排气阀门、13-排气管、14-拖索、15-回流管、16-引压管、17-拖索环、18-水下拖体、19-导流罩、21-堵头、22-虑网、23-通孔、24-引压接口、25-回流接口、26-稳定舵板、27-重心调整块、28-回流通道、29-引压通道。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本实施例提供一种便携式船用测速装置，该装置结构简单，体积、重量小，易于应用到拖曳试验船进行船速的测试。图I显示了该便携式船用测速装置的总体结构，该装置包括检测装置、水下拖体18、拖索14、回流管15和引压管16。其中检测装置固定在待检测船的船舷上，检测装置通过回流管15和引压管16与水下拖体18连接。拖索14为Y型结构，其分叉端与水下拖体18上的相应拖索环17连接，另一端挂接在被测试船上，保证水下拖体18与被测船同步行驶。为减小水中流体阻力对回流管15和引压管16的影响，通过绑扎带将回流管15和引压管16与拖索14捆绑在一起，依靠拖索14承受拖力，保证回流管15和引压管16能正常工作。检测装置包括装配板I、静压阀2、动压阀3、注水嘴4、注水阀5、倒U型管6、红浮球7、标尺8、注气阀9、蓝浮球10、消移盒11、排气阀门12和排气管13。为使测速装置的整体结构通用性高，装置上配置的阀均为标准的截止阀。检测装置的连接关系为装配板I固定在待检测船的船舷上，倒U型管6竖直固定在装配板I上，并沿装配板I的竖直中心线左右对称。倒U型管6左右管路的下端均设置有水平接口和竖直接口(本实施例中在倒U型管6左右管路的下端各连接一个三通管)，且两端的水平接口位于同一直线上。倒U型管6左管路的水平接口通过注水阀5与注水嘴4连接，左管路的竖直接口通过动压阀3与引压管16连接，引压管16接入水下拖体18。倒U型管6右管路的水平接口通过排气阀门12与排气管13连接，右管路的竖直接口通过静压阀2与回流管15连接，回 流管15接入水下拖体18。倒U型管6的顶部设置注气阀9。在倒U型管6的左管路中放置有红浮球7，右管路中放置有蓝浮球10，红浮球7和蓝浮球10的直径相同，均小于等于倒U型管6的管径，保证红浮球7和蓝浮球10能够在倒U型管6内自由的上下浮动。为了保证浮球不会落到静压阀2或动压阀3上，所述倒U型管A处(左管路中动压阀3的上方)与B处(右管路中静压阀2的上方)的管径略小于红浮球7和蓝浮球10的直径，这样即使在管路中无外界介质充入的情况下，也能保证浮球不会落到静压阀2和动压阀3上。在倒U型管6的右管路中设置有消移盒11，消移盒11是一小段空心圆柱，相对倒U型管6的管路，具有较大的截面积。这样在相等高度的条件下，具有相对倒U型管6的管路有较大的容积，能够消除因船体摇摆或颠振等造成倒U型管6上压力的改变而引起水柱高度的变化。在装配板I上倒U型管6的竖直中心线上安装标尺8，标尺8的作用是指示航速。为使处于同一基准线上的两个浮球能方便地与标尺8上的“零位”相对应，将标尺8的位置设计成上下可调式的，具体方法是在装配板I上固定标尺8的位置处沿纵向加工腰型槽，标尺8能够在腰型槽内上下滑动，这样将标尺8安装完成后可使其在装配板I上做上、下位置的调节，调节到设定位置后通过定位销固定。水下拖体18的结构如图2所示。水下拖体18主要包括壳体、堵头21、虑网22、通孔23、引压接口 24、回流接口 25、稳定舵板26、重心调整块27、拖索环17、回流通道28和引压通道29。壳体为空心的柱形结构，为保证水下拖体18能够有效的将压力信息传至倒U型管6中，在水下拖体18头部迎流面的中心处加工有通孔23，通孔23与引压通道29贯通，引压通道29为在水下拖体18的壳体内加工的竖直方向的通孔，引压通道29的上端通过引压接口 24与引压管16连接，从而将采集到的水压信号传至引压通道29后，再通过引压管16进入倒U型管6的左管路中。为保证水下拖体18在运行过程中，将采集到的水压信号输入引压通道29后能全部传入到倒U型管6左侧的管路中，在加工完引压通道29和通孔23后，用堵头21将引压通道29下端的开口封装，封装后应保证水密。回流通道28为在水下拖体18的壳体内加工的另一个竖直方向的通孔，回流通道28的上端通过回流接口 25与回流管15连接，下端直接与外界贯通。回流通道28的作用是当左侧管路水柱降低时，将倒U型管6右管路中的水柱排入到外界。引压接口 24和回流接口 25的作用是与引压管16和回流管15对接，使倒U型管6中的管路与水下拖体18中的管路形成通路。为减小装置工作过程中流体阻力对回流管15、引压管16与水下拖体18上回流接口 25、引压接口 24对接处的影响，在安装回流接口 25和引压接口 24的位置设有导流罩19。由于水下拖体18随船航行，为避免水中杂物进入通孔23内，在其入口处设有虑网22以防水中杂物进入引压通道29中。稳定舵板26布置在水下拖体18壳体的尾部,稳定舵板26沿壳体中心线对称,重心调整块27固定在壳体内，使水下拖体18的重心位于浮心。稳定舵板26和重心调整块27的功能保证水下拖体18在水中航行时的姿态稳定性。该测速装置的工作原理为 测速前的准备工作( I)注水测速前将静压阀2、动压阀3和排气阀12置于关闭状态，注水阀5和注气阀9置于开启状态，其目的是在倒U型管6内建立起一定高度的水柱和气泡。具体方法是从注水嘴4通过注水阀5向倒U型管6左侧的管内注入一定量的水，当红浮球7升至标尺8的最上端的刻度位置后，关闭注水阀5。打开排气阀12，采用上述同样的方法从排气管13经排气阀12向倒U型管6右侧的管内注入一定量的水，使蓝浮球10升至与左管道中的液面平行位置后，关闭排气阀12。(2 )消除倒U型管6内的气泡缓慢地从注气阀9向倒U型管6内注水，当倒U型管6内注满水后关闭注气阀9。此时倒U型管6内可能有少许气泡存在，为消除倒U型管6内的气泡，采取的措施是先将注气阀9设置为开启状态，然后观察气泡是在倒U型管6的左管路还是右管路内，依据气泡所在的位置，若气泡在左管内打开注水阀5，若气泡在右管内排气阀12。并从注气阀9注入适量的水，将倒U型管6中的气泡排除后关闭注水阀5或排气阀12，同时关闭注气阀9，这样可保证倒U型管6内充满液体。(重复该步骤直至倒U型管6内没有气泡)。(3)消除回流管和引压管中的气泡为保证装置内的回路都充满水，开启注水阀5，同时打开动压阀3，向注水嘴4充水，这样可将引压管16内的空气排除，待引压管16内充满水后，关闭动压阀3。开启排气阀12，从排气管13注水，同时打开静压阀2，这样可将回流管15内的空气排除，此时，整个装置中的管路都充满了水，管路内已无气泡。(4)在倒U型管6中建立空气柱为在工作过程中显示出船的航行速度，需在倒U型管6中建立空气柱，使被测试船在航行过程中，倒U型管6左管路和右管路的水柱处于不同的高度，用两者的高度差折算出船的航速。依据液体不可压缩性，而气体具有可压缩性的原理。在起显示功能的倒U型管6中需建立空气柱，所建空气柱在红浮球7与蓝浮球10之间，同时为保证装置上显示出的被测试船航速值的准确性，在测速前应将红浮球7与蓝浮球10调整倒同一基准线上。实现过程为首先打开注水阀5将倒U型管6左管道中的水放出一部份，关闭注水阀5。同时打开排气阀门12，将倒U型管6右管道中的水放出一部份，关闭排气阀门12。这样就在红浮球7与蓝浮球10间建立起一段空气柱，需指出的是在做上述工作时需将注气阀9处于�？刺�(保证倒U型管6左右管道中的压力平衡)。为保证红浮球7与蓝浮球10处于同一基准线上，将外界水源从注水嘴4 (左边液柱低， 打开注水阀)或排气管(右边液柱低，打开排气阀)处的排气口注入，使两浮球处于同一水平线上，在关闭注气阀9。最后调整标尺8在装配板I上的位置，使标尺8的零刻度线与两浮球处于同一水平线上，调整好后通过定位销将标尺8固定在装配板I上。采用该装置进行船速测量的原理为测速前，已经将红浮球7与蓝浮球10调整到标尺8的零刻度线上，使其位于同一基准上。测速时水下拖体18随被测速船同步航行，其头部迎流面中心处开设的通孔23将采集到的动水压力传至倒U型管6的左管路中，此时左管路中的水柱在动水压力的作用下上升高度h (被测船航行速度越快，左管路中的水柱越高)。当倒U型管6左管路中的水柱的上升h后，在倒U型管6中两浮球间的气柱的作用下，倒U型管6右管路的水柱下降h，从而倒U型管6左右管路中的液位形成高度差。依据伯努利原理，当左侧液面上升高度h时，被检测船的航速V，二 Iyfgh。在本实施例中，为了能够直观的对航速进行查看，标尺8的刻度对应的即为左侧液面在相应高度下的航速。综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种便携式船用测速装置，其特征在于，包括检测装置、水下拖体(18)、拖索(14)、回流管(15)和引压管(16); 所述检测装置包括装配板(I)、静压阀(2)、动压阀(3)、注水嘴(4)、注水阀(5)、倒U型管(6)、红浮球(7)、标尺(8)、注气阀(9)、蓝浮球(10)、消移盒(11)、排气阀门(12)和排气管(13);所述倒U型管(6)竖直固定在装配板(I)上，并沿装配板(I)的竖直中心线左右对称；倒U型管(6)左管路和右管路的下端均设置有水平接口和竖直接口，且两个水平接口位于同一直线上；倒U型管(6)左管路的水平接口通过注水阀(5)与注水嘴(4)连接；倒U型管(6)右管路的水平接口通过排气阀门(12)与排气管(13)连接；倒U型管(6)的顶部设置注气阀(9);在倒U型管(6)的左管路中放置有红浮球(7)，右管路中放置有蓝浮球(10);所述红浮球(7)和蓝浮球(10)的直径相同，均小于等于倒U型管(6)的管径，保证红浮球(7)和蓝浮球(10)能够在倒U型管(6)内自由的上下浮动；所述倒U型管(6)左管路中动压阀(3)的上方与右管路中静压阀(2)上方的管径略小于红浮球(7)和蓝浮球(10)的直径；在装配板(I)上倒U型管(6)的竖直中心线上安装标尺(8)，测速前保证红浮球(7)和蓝浮球(10)对准与标尺(8)上的零位线； 所述水下拖体(18)包括壳体、堵头(21)、虑网(22)、通孔(23)、引压接口(24)、回流接口(25)、稳定舵板(26)、重心调整块(27)、拖索环(17)、回流通道(28)和引压通道(29);其连接关系为所述壳体为空心的柱形结构，在壳体头部迎流面的中心处加工有通孔(23)，通孔(23)与引压通道(29)贯通；所述引压通道(29)为在水下拖体(18)的壳体内加工的竖直方向的通孔，引压通道(29)的上端安装引压接口(24)，下端通过堵头(21)密封；回流通道(28)为在水下拖体(18)的壳体内加工的另一个竖直方向的通孔，在回流通道(28)的上端安装回流接口(25);所述稳定舵板(26)布置在水下拖体(18)壳体的尾部，稳定舵板(26)沿壳体中心线对称；重心调整块(27)固定在壳体内，使水下拖体(18)的重心与浮心重合； 所述测速装置的整体连接关系为检测装置的装配板(I)固定在待检测船的船舷上，倒U型管(6)左管路的竖直接口通过动压阀(3)与引压管(16)连接，引压管(16)通过引压接口(24)与引压通道(29)贯通；倒U型管(6)右管路的竖直接口通过静压阀(2)与回流管(15)连接，回流管(15)通过回流接口(25)与回流通道(28)贯通；所述拖索(14)为Y型结构，其分叉端与水下拖体(18)壳体上的拖索环(17)连接，另一端挂接在被测试船上；最后通过绑扎带将回流管(15)和引压管(16)与拖索(14)捆扎在一起。
2.如权利要求I所述的一种便携式船用测速装置，其特征在于，在所述倒U型管(6)的右管路中设置有消移盒(11)，所述消移盒(11)与倒U型管(6)为一体结构，消移盒(11)的直径大于倒U型管(6)的管径。
3.如权利要求I所述的一种便携式船用测速装置，其特征在于，所述标尺(8)在装配板(I)上的位置上下可调。
4.如权利要求3所述的一种便携式船用测速装置，其特征在于，在装配板(I)上固定标尺(8)的位置处沿纵向加工腰型槽，标尺(8)能够在该腰型槽内上下滑动，滑动到设定位置后通过定位销固定。
5.如权利要求I所述的一种便携式船用测速装置，其特征在于，在所述水下拖体(18)的壳体上安装回流接口(25)和引压接口(24)的位置设置导流罩(19)。
6.如权利要求I所述的一种便携式船用测速装置，其特征在于，在所述通孔(23)的入口处安装虑网(22)。
全文摘要
本发明公开一种便携式船用测速装置，包括检测装置、水下拖体、拖索、回流管和引压管。其中检测装置悬挂在被测速的船舷上，水下拖体布置在水中，检测装置与水下拖体间通过回流管和引压管连接，同时水下拖体通过拖索与被测速船连接，使水下拖体能够随被测速船同步航行。测速时，水下拖体采集相对船运动的流体的动压力，该动压经测速装置内部回路转换成静压，使检测装置倒U型管两端的液位形成高度差，该高度差在检测装置中的标尺上能够直观显示。依据伯努利原理，当倒U型管两端的高度差为h时，航速为了方便对航速的查看，标尺的刻度直接与航速对应。该装置结构简单，体积、重量�。阌谟τ玫酵弦肥匝榇�。
文档编号G01P5/00GK102841216SQ20121036412
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者李志远, 易立志, 陈孟君, 易谷丰, 孙畅, 束理 申请人:中国船舶重工集团公司第七一〇研究所
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